仿真系统

针对BIM模型受国外基础平台捆绑，模型整合、应用困难，电建华东院深度整合开源图形引擎、造型引擎和开发框架，基于标准C++重构引擎内核，自研三维数据存储格式并适配国产操作系统，建立了一套完全自主知识产权BIM仿真系统，实现了多源异构模型汇聚、模型审阅、规划仿真、设计仿真和施工仿真，突破了国外软件在同时支持3大类异构模型、国内BIM标准、TB级模型以及大小场景仿真等方面的不足，部分指标达到和超过同类Navisworks等软件，系统已在前海城市级BIM模型创建整合、绍兴轨道交通1号线、华能海上风电等项目上进行了示范应用，还在新形态数字化教学模式上进行了探索，成效显著，对于实现BIM软件全过程自主可控技术发展，加快工程行业数字化转型奠定了坚实基础。

基于阻抗分析方法，以模块化多电平换流器（modular multilevel converter，MMC）环流控制为研究重点，对海上风电经柔直送出系统的稳定性影响展开深入研究。首先，采用谐波线性化的方法建立了柔直换流站与海上风电场的阻抗模型，进而推导了计及频率耦合效应的海上风电经柔直送出系统的阻抗模型。其次，基于阻抗稳定判据，揭示了环流控制对MMC阻抗及柔直送出系统稳定性的影响，进而提出了一种基于环流环节的MMC阻抗重塑控制方案。最后，通过RT-LAB硬件在环实时仿真系统，验证了稳定性分析结果的正确性和阻抗塑造方案的可行性。

高压直流输电系统出现闭锁、换相失败等故障时，会引起送端换流站附近新能源电站的瞬时电压波动并易导致其脱网。首先，分析了构网型储能开环控制策略的运行原理、响应特性和关键参数影响。然后，分析了调相机的无功响应特性，并将构网型储能无功控制模型与调相机的励磁调节控制模型进行对比。最后，搭建了包含特高压直流、光伏、调相机、构网型储能的半实物仿真系统，进行了直流换相失败故障下的交流暂态过电压抑制效果对比试验。结果表明，容量相同的构网型储能和分布式调相机在无功瞬时响应速度、抑制交流暂态过电压能力方面可以实现相近的效果。 When faults such as blocking and commutation failure occur in a high-voltage direct current(HVDC) transmission system, they can cause transient voltage fluctuations near the sending-side converter station and lead to the disconnection with power grid. Firstly, the operating principles, response characteristics, and key parameter influences of the grid-forming energy storage open-loop control strategy are analyzed. Then, the reactive response characteristics of the synchronous condenser are analyzed, and a comparison is made between the grid-forming energy storage reactive power control model and the excitation regulation control model. Finally, a semi-physical simulation system is established, including EHVDC, photovoltaics, synchronous condenser, and grid-forming energy storage, to conduct comparative experiments on the effect of suppressing AC transient overvoltage under DC commutation failure. The results indicate that grid-forming energy storage and distributed synchronous condenser with the same capacity can achieve similar effects in terms of reactive transient response speed and the ability to suppress AC transient overvoltage.

本成果基于RPG Maker MV游戏制作平台，采用JavaScript编程语言，以实际控制回路、逻辑图为依据建模，采用触屏软件技术，设计一套可动态演示回路动作逻辑、支持模拟操作、支持故障模拟、显示现场图片、关联元件查找等功能的培训系统。首先，通过编程，对继电保护原理图组成元件进行仿真模拟，并赋予属性值，用于控制状态变化;然后，编写相关管理的类，实现动态图纸的绘制、状态监控、回路刷新。本项目成果自开发完成，在昆明供电局得到了良好的应用，成果针对电力行业继电保护原理学习效率研发的提升方案，获得较高的经济效益、社会效益。

本项目提出了一种全新的建模方法，操作更简单、效率更高，从根本上解决了电网三维建模生产效率低、生产周期长、技术要求高、模型质量不统一等问题，通过重复利用数宇化移交等成果资源库数据，提升了数据应用价值，避免了重复建设投入，降低了三维项目建设成本，为普及三维新技术应用，莫定了良好的基础。本项目成果创立了一套高密度点云多级索引工作机制，提高了点云数据处理效率。创建了变电站高密度点云多级索引、变电站设备符合度评价的作业方法和工作机制，提升了点云数据处理精度，提高了工作效率。提出了变电站标准模型编码机制，实现了标准模型库的科学管理。基于电网设备生产运行编码规则，制定了变电站设备标准模型编码体系，实现了电网三维标准模型库科学管理，提高了点云数据自动识别与拟合效率。发明了基于自适应形状匹配的点云识别与模型拟合算法，开拓了三维建模新方法。发明了基于自适应形状匹配点云识别与模型拟合算法，打破传统的三维模型构建方式，减少人工干预，提高生产效率和产品精度，降低变电站三维建模成本。引入了VR虚拟技术，增加了人机互动效果。采用Unity:3D仿真系统和虚拟现实硬件设备，提高了变电站三维场景的展示效果，支持了人机互动的漫游浏览、信息查询、环境模拟等功能。

自国家电网公司确定了建设坚强智能电网的发展战略目标，在发、输、变、配、用各个电网运行环境逐步开始了智能化技术的研究和推广工作。智能变电站是整个环节中不可缺少的一部分。目前，为确保变电站安全、稳定的运行，除变电站综合自动化监控系统外，还辅助以PMS智能档案管理系统、仿真系统、视频监控系统、环境辅助系统等，这些系统目前都处于独立分散运行状态，相互之间缺少数据交互和整合，难以发挥协同效应。随着信息化，网络化、智能化技术的发展，通过变电站通过数据库方式进行建模，并将原各种分散系统进行有机整合和数据交互，并采用图形化或者三维可视化的形式进行数据展现，是变电站向智能化发展趋势的要求，也是国家电网和南方电网公司一直在主推的智能变电站发展高级模式。 基于面向对象的三维可视智能电网一体化管理平台项目采用以数据库为驱动的3D图形技术为基础，将PMS智能档案管理系统、仿真系统、视频监控系统、环境辅助系统等分散独立系统有机结合，解决了当前电力站点特别是变电站智能辅助系统、综合自动化实时系统、PMS系统及视频监控系统之间需要繁项配置的技术困局，提升了系统实用性，减少了变电站的日常维护工作量，为变电站运维，故障排除以及巡检等提供极大使利。 该平台是国内第一个以三维变电站管理平台模式通过开放动力环境接口，接入变电站辅助系统，根据程序设定的报警阀值自动进行大数据计算对比，实现超出的阀值对应的传感器定位，系统进行自动告警并上传技术的系统，该平台的上述技术填补了国内同类系统平台对于面向对象的可行性实现和兼容变电站环境辅助系统、地理信息系统等各类系统后不能够有效进行环境辅助信息判断告警的空白。

特高压直流投资大，运行要求高，其高电压大功率运行对电网影响大，不能直接用于故障分析、测试等，母线电压、换流变变比、回路电抗等参数可直接测量，但在交流系统不对称时换相电压的过零点漂移、触发脉冲控制方式以及弱交流强直流对换相失败等众多运行问题却不能直接通过运行设备进行研究。 同时，特高压直流控制保护非常复杂，内部包含大量控制和保护逻辑，任何参数波动和运行工况改变，其极控和阀控均对换流器进行控制和调节，因此直流控保逻辑试验和调整无法在运行工程中进行。直流保护对故障的反映和行为是直接影响直流系统可靠性的，直流保护完成系统数据的采集，并对数据分析形成保护行为，但故障发生是随机且无固定地点的，且故障程度随系统运行状态的改变而改变，因此无法利用运行设备研究直流保护。 此外，特高压直流输电传输距离远，遭受雷击概率高，对特高压输电的雷击影响研究与防范越显其现实意义，而实际设备难以形成雷电研究所需要的各种条件，即使在特高压实验室实现雷电模拟，也难以形成不同参数的直流系统和直流设备。 RTDS的动态特性模拟直流工程运行特性，可实现现场各种现象的仿真，是当前特高压直流输电研究问题和解决问题的最佳途径。

（1）实现对风电场继电保护整定计算的自动化与智能化；（2）实现对风电场短路故障的模拟和分析、为风电场事故分析提供参考依据；（3）实现风电场继电保护定值的管理、继电保护技术培训等功能。（4）研究风电场短路故障时风电场关键节点处的短路电流幅值和持续时间；（5）研究中性点接地方式、无功补偿装置、低电压穿越等因素对定值的影响；（6）研究风电机组短路电流特点对集电线路以及变压器过流保护的影响；（7）研究通过时间、闭锁等方式开风电机组短路电流的基本方案；（8）研究集电线路过流保护的配置以及整定原则；（9）研究集电线路过流保护增加复压闭锁、方向闭锁的必要性以及设置原则；（10）研究采用低电阻接地系统的风电场零序保护的配置方案；（11）着重研究风机进线零序保护的整定原则以及接地变压器零序保护和过流保护的计算方法；（12）研究风电场保护（进线保护与主变高低后备保护、风电机组保护与进线保护）之间的相互配合原则。项目获得软件著作权专利2项。

新型电力系统背景下，未来中国面临着远距离、大容量西电东送的重大需求。基于柔性直流的团块状互联大型西部送端直流电网可以实现西部风、光、水、火等不同特性电源之间的互补调节，解决新能源出力的随机性和波动性问题。在研究直流电网的稳态模型、电磁暂态模型和协调控制策略的基础上，构建西部送端直流电网的仿真系统，分析西部送端直流电网的稳态运行特性和暂态运行特性，以及大规模新能源出力波动对直流电网运行的影响。结果表明，面对交直流故障扰动引起的新能源换流站功率变化以及天气原因引起的新能源出力波动，西部送端直流电网换流站之间可以进行功率协调，实现各类能源的紧急增援，降低扰动影响。因此，构建西部送端直流电网可以实现大规模新能源的远距离、安全稳定传输。

集团级继电保护专业技能实训室(黄台)承担集团公司继电保护、励磁系统等的培训及实操教学任务，传统的实训基本.上局限于单装置校验，为了满足《电力生产技能人员岗位能力培训规范继电保护》中对继电保护人员的培训要求，实训室采用数字仿真技术与实际二次设备相结合的混合仿真方案，拟以发电厂数字物理混合仿真系统为基础，电厂一次设备的模拟采用数字仿真技术，二次侧采用与实际发电-相同的保护装置、励磁装置，实现数字发电与真实保护装置的无缝对接，建立从电压、电流互感器二次侧开始完整的电流、电压回路，实现发电厂保护装置整组驱动，通过采集模拟开关的实时状态，实现电厂一二次系统全过程闭环仿真。 随着仿真平台的建设及完善，实训室着手研究数字物理仿真技术在励磁系统动静态试验中的应用，较励磁系统物理动模试验方案有较大的优势，但是数字动模技术在励磁系统试验方面的应用尚属空白，面对诸多技术难题，如励磁系统与仿真系统接口、自并励系统整流功率柜大功率交换控制、转子负载选型等，实训室经过多次方案论证和研讨，提出了仿真平台与整流柜转子励磁电流接口模拟发电机自并励系统和仿真平台与励磁调节器接口模拟发电机他励系统两种典型励磁系统方案。